膜結構

體系

膜結構體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結構、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點等組成。

按支承分類

膜結構按支承條件分類為：柔性支承結構體系、剛性支承結構體系、混合支承結構體系。

按結構分類

膜結構按結構可分為：骨格式膜結構、張拉式膜結構、充氣式膜結構。

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膜結構特性

柔性：張拉膜結構不是剛性的，其在風荷載或雪荷載的作用下會產生變形。膜結構通過變形來適應外荷載，在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會減小，直至能更有效抵抗該荷載。

張拉結構的靈活性使其可以產生很大的位移而不發(fā)生持久性變形。膜材的彈性性能和預應力水平決定了膜結構的變形和反應。適應自然的柔性特點可以激發(fā)人們的建筑設計靈感。

不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性佳，不會因折疊而產生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實現(xiàn)可移動、可展開結構的基礎和前提。

膜結構設計步驟

膜面褶皺問題

結構上的褶皺（Drape）是指因膜面在一個方向上出現(xiàn)壓應力導致膜材屈服而產生的褶皺現(xiàn)象，而結構松弛是指膜面在兩個方向上都呈現(xiàn)無張力狀態(tài)，故松弛的膜面不能承受任何荷載。褶皺判別的兩種方法：（設拉為正、壓為負）

（1）應力準則：若主應力σ2>0，膜元是張緊的；若σ2<0且σ2>0，膜元是褶皺的；若σ1<0，單元是松弛的。

（2）應變準則：若ε2>0，膜元是張緊的；若ε2<0且ε1>0，膜元是褶皺的；若ε1<0，單元是松弛的。在荷載分析中，在每一荷載增量步中對所有的單元進行逐一判別，如發(fā)現(xiàn)褶皺單元，可按以下方法處理：

（1）修元剛度：減小褶皺單元對結構總體剛度的貢獻，即修改褶皺單元的剛度矩陣，從而減小自身的實際荷載分擔，結果是增加了相臨單元的負擔。

（2）修改結構剛度：回到找形階段，對曲面進行修正，即通過修改局部區(qū)域的邊界條件或調整預應力的方法來修正結構的剛度。

常用的膜結構幾何非線性荷載分析軟件有：美國ANSYS，德國EASY（EasyScan）、意大利Forten32、新加坡WinFabric，英國InTENS等等。